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13.5 能量量子化
人教版高中物理必修第三册
第十三章电磁感应与电磁波初步
19世纪末，经典物理学经历了长足的发展，在力学、热学、电磁学等领域都取得了很大的成功
力学
热学
电磁学
开尔文
科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。
但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。
后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。
量子论
相对论
热辐射
冬天会感觉到很暖和，
因为炉火在辐射能量
热辐射现象：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故称为热辐射。
放进火炉内的铁块随温度升高依次呈现不同颜色：
这表明，辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
热辐射
不透明体
外来各种波长的辐射能
反射某些波长的辐射能
吸收某些波长的辐射能
（随物而异）
发射各种波长的热辐射能
（随物而异）
T
T
一
处
于
某
温
度
（随物而异）
实际物体热辐射的复杂性
常温下我们看到的不发光物体的颜色就是反射光所致
黑体
黑体：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。
一个黑体在各种温度下，同样也会不断辐射出电磁波，这就是黑体辐射。
在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个小孔就可以看成一个绝对黑体。
德国物理学家基尔霍夫首先提出了绝对黑体的模型。
黑体
黑体辐射的实验规律如图所示:
两分钟
例1.由图可知
1.随温度升高,各种波长的辐射强度都___________
2.随温度升高,辐射强度的极大值向 _________的方向移动
增加
波长较短
黑体
温度升高，各种波长的辐射强度都有增加；
温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
维恩:德国物理学家
1896年提出了辐射强度按波长分布的理论公式
瑞利：英国物理学家
1900年提出了辐射强度按波长分布的理论公式。
经典物理学解释不了实验曲线——一朵令人不安的乌云
（1）维恩的半经验公式：
短波符合，长波不符合。
（2）瑞利—金斯公式：
长波符合，短波荒唐。
——紫外灾难
普朗克
能量子
1、普朗克能量子假说
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍， E=nε n=1,2,…
这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的大小为：
h=6.626 10-34J·s ——普朗克常量
能量
量子
经典
ε 发音：伊普西隆
ν发音：拗
牛顿以来物理学
最伟大的发现之一
爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不连续的，光本身就是由一个个不可分割的________组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作________。
2.光子
能量子
光子
能量子
跨出了真正说明物质世界量子性的第一步
能量子
例2 已知 （光速 =波长×频率）光是一种电磁波,可见光的波长的大致范围是400-700 nm,求400 nm、700 nm的光的能量子的值是多少
（ 1nm=10-9m 普朗克常量h=6.63×10-34Js）
解析:根据公式c=λν和ε=hν,
400 nm对应的能量子ε1==6.63×10-34× J≈4.97×10-19 J
700 nm对应的能量子ε2==6.63×10-34× J≈2.84×10-19 J
三分钟
能量量子化一物理学的新纪元
在原子系统中，丹麦物理学家玻尔以量子论、光子学说为基础，提出假设：电子只能在一些半径取分立值的轨道上运动。
微观世界的能量取分立值的观念用于原子系统,即原子的能量是量子化的,
这些量子化的能量值叫作能级
能级
电子在能级间跳跃式变化的过程叫作跃迁
能级
原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。
氦原子光谱
低能级→高能级 吸收能量（光子）
高能级→低能级 放出能量（光子）
能级
例3 一个氢原子从高能级跃迁到低能级,该氢原子 (　　)
A.放出光子,能量增加
B.放出光子,能量减少
C.吸收光子,能量增加
D.吸收光子,能量减少
解析:氢原子能级越高对应的能量越大,当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子,能量减少,B正确,A、C、D错误。
答案:B
一分钟
小结
问题：黑体辐射的规律是什么？
尝试解释：1.维恩公式 2.瑞利公式 3.普朗克能量子假设
能量子假设是正确的，
爱因斯坦的推广：光子学说
玻尔原子模型：能级跃迁
本课结束
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